-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein System zur Ansteuerung eines
Rotorantriebes einer Offenend-Rotorspinnmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Aus
der Druckschrift
EP
1 054 086 B4 ist eine Rotorspinnmaschine bekannt, die eine
Vielzahl von Spinnstellen aufweist. Die einzelnen Spinnstellen einer
derartigen Rotorspinnmaschine umfassen einen Rotorantrieb mit einer
Steuereinheit, die eine Kommunikationsschnittstelle zur Anbindung
an eine Spinnstellensteuereinheit über ein Leitungssystem beziehungsweise
Bussystem aufweist, die den Arbeitsablauf an den Spinnstellen selbsttätig
steuert. Die dazu erforderlichen Daten werden über eine
zentrale Hauptsteuereinheit der Rotorspinnmaschine übermittelt,
die unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls entsprechende
Steuerungsdaten über das Bussystem an die Spinnstellensteuereinheiten sendet.
-
Nachteilig
an einer derartigen Rotorspinnmaschine ist, dass die einzelnen Rotorantriebe
im eingebauten Zustand und während des Betriebes im Hinblick
auf ihren Zustand zu Wartungszwecken nicht überprüfbar
sind. Vielmehr erfordert eine solche Überprüfung
den Ausbau der einzelnen Rotorantriebe aus der Rotorspinnmaschine.
-
Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Überprüfung
von Rotorantrieben einer Offenend-Rotorspinnmaschine zu Wartungszwecken
zu erleichtern.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch
1 angegebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
-
Das
erfindungsgemäße System zur Ansteuerung eines
Rotorantriebs einer Rotorspinnmaschine umfasst eine Offenend-Rotorspinnmaschine
mit einer Vielzahl von Arbeitsstellen, die jeweils einen Rotorantrieb
mit einer Steuereinheit aufweisen. Die einzelnen Steuereinheiten
der Rotorantriebe umfassen dabei mindestens eine Kommunikationsschnittstelle zur
Anbindung an eine Arbeitsstellensteuereinheit. Erfindungsgemäß umfasst
das System externe Mittel zur ersatzweisen Ansteuerung der einzelnen
Rotorantriebe und zum Auslesen von Betriebszustandsdaten des Rotorantriebes
repräsentierenden Signalen aus den Steuereinheiten der
einzelnen Rotorantriebe über mindestens eine Kommunikationsschnittstelle der
Steuereinheiten zu Einstell- und Überprüfungszwecken.
-
Diese
erfindungsgemäß externen Mittel ermöglichen
in Verbindung mit der mindestens einen Kommunikationsschnittstelle
der Steuereinheit die Überprüfung des Rotorantriebes
zu Wartungszwecken, ohne diesen aus der Rotorspinnmaschine ausbauen
zu müssen. Dadurch werden Wartungsarbeiten an den einzelnen
Rotorantrieben erheblich erleichtert.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfassen
die externen Mittel eine Rechnereinheit mit einer Kommunikationsschnittstelle
zur Anbindung an eine der Kommunikationsschnittstellen der Steuereinheiten.
Die Rechnereinheit dient dabei zum einen zur Kommunikation mit dem
Rotorantrieb und zum anderen zur Auswertung und Darstellung der
ermittelten Informationen und Signale. Um dieses zu gewährleisten,
kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Rechnereinheit
durch eine der folgenden Einheiten gebildet sein: ein Notebook, eine
Workstation, einen Microcontroller, einen Digital Signal Processor
(DSP) oder ein Field Programmable Gate Array (FPGA). Vorteilhaft
ist aber auch die Verwendung eines Kleinstcomputers, wie etwa eines PDA (Personal
Digital Assistant), der jederzeit von einem Monteur mitgeführt
und mit der Steuereinheit eines Rotorantriebes der erfindungsgemäßen
Spinnmaschine verbunden werden kann. Grundsätzlich ist aber
auch eine spezifisch auf die Wartung der einzelnen Arbeitsstellen
zugeschnittene, mobile Rechnereinheit denkbar. Der einer solchen
Rechnereinheit zugrunde liegende Vorteil ergibt sich aus der Mobilität und
der daraus resultierenden Flexibilität.
-
In
einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
umfasst die Rechnereinheit ein Applikationsprogramm als Mittel zur
ersatzweisen Ansteuerung der einzelnen Rotorantriebe und zum Auslesen
von den Betriebszustand des Rotorantriebes repräsentierenden
Signalen aus den Steuereinheiten der einzelnen Rotorantriebe über
die einzelnen Kommunikationsschnittstellen der Steuereinheiten und
die Kommunikationsschnittstelle der Rechnereinheit unabhängig
von der Offenend-Rotorspinnmaschine. Die einzelnen Kommunikationsschnittstellen
der Steuereinheiten, die im Normalfall mit der Hauptsteuereinheit
der Rotorspinnmaschine verbunden sind, sind dabei vorzugsweise als
standardmäßig serielle Schnittstellen ausgeführt.
-
Mittels
des Applikationsprogramms lassen sich unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls
beispielhaft einzelne Drehzahlen oder definierte Drehzahlprofile
zum Hochfahren der einzelnen Rotorantriebe zur Überprüfung
des Zustands derselben über die einzelnen Kommunikationsschnittstellen
der Steuereinheiten und die Kommunikationsschnittstelle der Rechnereinheit
vorgeben. Als Kriterium zur Beurteilung des Zustands der einzelnen
Rotorantriebe kann die gemessene Zeit herangezogen werden, die benötigt
wird, um ein definiertes Massenträgheitsmoment einer dem
Rotorantrieb zugehörigen Einheit auf eine vorgegebene Drehzahl
zu beschleunigen. Das Applikationsprogramm enthält entsprechende
Treiberbausteine, die das Auslesen von Signalen aus den einzelnen
Steuereinheiten unter Verwendung des Kommunikationsprotokolls ermöglichen.
Somit fungieren die standardmäßig seriellen Kommunikationsschnittstellen
der einzelnen Steuereinheiten nicht nur als Ansteuerungsschnittstellen,
sondern auch als diagnosefähige Schnittstellen, über
die die Signale sämtlicher mit den einzelnen Steuereinheiten
kommunizierender Bauteile zu Überprüfungszwecken auslesbar
sind, wie etwa die Signale einer Boxverriegelung der Rotorspinnmaschine.
Diese Signale sind sodann auf Anzeigemitteln der Rechnereinheit
zur Beurteilung des Zustandes der einzelnen Bauteile darstellbar.
In einer vereinfachten Ausgestaltung werden lediglich die Ausgangssignale
der Bauteile überwacht, wobei die erfassten Ausgangssignale mittels
eines A/D-Wandlers in digitale Signale umgewandelt werden und anschließend über
die Schnittstelle der einzelnen Steuereinheiten auslesbar sind.
-
Die
Verbindung der Kommunikationsschnittstelle der Rechnereinheit mit
einer der Kommunikationsschnittstellen der Steuereinheiten kann
dabei einfach und kostengünstig mittels eines Kabels erfolgen. Solche
Art Kabel weisen eine hohe Datenübertragungsrate auf, so
dass eine vollständige und schnelle Kommunikation der Rechnereinheit
mit der Steuereinheit jederzeit sichergestellt ist. Auch eine Anzahl von
parallel laufenden Applikationsprogrammen kann parallel mit der
Steuereinheit kommunizieren, ohne dass es zu Engpässen
im Datentransfer kommen kann. Alternativ dazu können diese
Kommunikationsschnittstellen grundsätzlich auch als drahtlos miteinander
verbindbare Schnittstellen ausgebildet sein, etwa als Infrarotschnittstellen
oder Funkschnittstellen. Drahtlose Verbindungen weisen den Vorteil auf,
dass jederzeit eine Kommunikation der Rechnereinheit mit der Steuereinheit
des Rotorantriebes möglich ist, ohne dass es eines Umsteckens
eines Kabels bedarf. Ein Techniker könnte sich somit bei der Überprüfung
einer Spinnmaschine von Rotorantrieb zu Rotorantrieb bewegen und
jeweils individuell mit dessen Steuereinheit über seinen
PDA in Kommunikation treten. Insbesondere weist diese Art der Ausbildung
der Schnittstellen den Vorteil auf, dass keine Umwelteinflüsse,
wie etwa Schmutz oder Staub, die Kommunikationsschnittstellen und
damit die Kommunikation der Steuereinheit mit der Rechnereinheit
beeinflussen können.
-
Die
Kommunikationsschnittstellen der einzelnen Steuereinheiten sind
vorzugsweise als synchrone oder asynchrone Schnittstellen ausgebildet, so
zum Beispiel als UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)
Schnittstelle, die eine Auswahl an unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen
erlauben.
-
Um
im Betrieb schon vorhandene Notebooks oder PDA zu den erfindungsgemäßen
externen Rechnereinheiten umzubauen, kann in einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung die Kommunikationsschnittstelle auch auf einer Einsteckkarte
angeordnet sein. Solche Art Einsteckkarten können nachträglich in
die Rechnereinheiten eingebaut werden und die Kommunikation mit
der Steuereinheit ermöglichen. Denkbare Einsteckkarten
sollten als PCMCIA (Personal Computer Memory Card International
Association) oder PCI (Peripheral Component Interconnect) Karten
ausgestaltet sein. So genannte USB-Umsetzer, zum Beispiel USB auf
RS485, sind ebenfalls verwendbar, um die externe Rechnereinheit
anzuschließen. Die beschriebenen Standards ermöglichen
eine leichte und unproblematische Integration der erfindungsgemäßen
Kommunikationsschnittstelle in schon vorhandene Computerhardware.
-
Insbesondere
kann die Steuereinheit des Rotorantriebes eine erste Kommunikationsschnittstelle
und eine zweite Kommunikationsschnittstelle aufweisen, die derart
miteinander gekoppelt sind, dass bei Anschluss der externen Rechnereinheit an die
zweite Kommunikationsschnittstelle, die erste Kommunikationsschnittstelle
deaktivierbar ist. Die zweite Kommunikationsschnittstelle ermöglicht
den Anschluss der externen Rechnereinheit, ohne den Kommunikationsfluss
zwischen der Steuereinheit und dem Rotorantrieb unterbrechen zu
müssen. Somit lässt sich der Rotorantrieb weiterhin über
die Steuereinheit ansteuern, während über die
zweite Kommunikationsschnittstelle momentane Betriebszustandsdaten
ausgelesen werden können beziehungsweise die Steuereinheit
des Rotorantriebes im Debugmodus betreibbar ist. Alternativ kann
jedoch die erste Kommunikationsschnittstelle, an der die Steuereinheit
angeschlossen ist, deaktiviert werden, so dass die Ansteuerung des
Rotorantriebes über die an die zweite Kommunikationsschnittstelle
angeschlossene externe Rechnereinheit erfolgt. Zur Deaktivierung
kann vorgesehen sein, dass bereits mit dem unmittelbaren Anschluss
der externen Rechnereinheit an die zweite Kommunikationsschnittstelle die
erste Kommunikationsschnittstelle deaktivierbar ist. Ebenso kann
die Deaktivierung durch die auf der externen Rechnereinheit vorhandene
Applikation durchgeführt werden, so dass zwischen einem
Debugmodus und der Simulation des Betriebes der Arbeitsstelle umgeschaltet
werden kann.
-
Im
Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung unter
Bezugnahme auf zwei Zeichnungen eingehend erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
schematische Darstellung einer Rotorspinnmaschine mit einer Vielzahl
von Spinnstellen, die jeweils einen Rotorantrieb aufweisen, und
-
2 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Systems zur ersatzweisen Ansteuerung eines der in
-
1 dargestellten
Rotorantriebe zu Einstell- und Überprüfungszwecken.
-
Die
in 1 schematisch dargestellte Rotorspinnmaschine 30 umfasst
eine Vielzahl von Spinnstellen 33, die jeweils einen wie
in 2 dargestellten Rotorantrieb 31 mit einer
Steuereinheit 4 aufweisen, und eine zentrale Hauptsteuereinheit 1,
die über ein Bussystem 32, wie einen CAN-Bus,
mit Spinnstellensteuereinheiten 35 der jeweiligen Spinnstellen 33 verbunden
ist. Die Spinnstellensteuereinheiten 35 sind mit den jeweiligen
Steuereinheiten 4 der Rotorantriebe 31 über
ein Leitungssystem 34 verbunden. Unter Verwendung eines
Kommunikationsprotokolls übermittelt die Hauptsteuereinheit 1 Steuerungstelegramme
mit entsprechenden Steuerungsdaten an die einzelnen Spinnstellensteuereinheiten 35 der Spinnstellen 33.
-
Das
in 2 gezeigte erfindungsgemäße System
zur Ansteuerung der in 1 dargestellten Rotorantriebe 31 der
Rotorspinnmaschine 30 umfasst ein Notebook als externe
Rechnereinheit 20, die ersatzweise an eine der Steuereinheiten 4 der
Rotorantriebe 31 zu Einstell- und Überprüfungszwecken anschließbar
ist. Der Rotorantrieb 31 umfasst einen Elektromotor 2,
der einen vorzugsweise mittels eines Magnetlagers 6 berührungslos
gelagerten Rotor antreibt, und eine Steuereinheit 4 mit
einer vorzugsweise standardmäßig seriellen Kommunikationsschnittstelle 18 zur
Anbindung an die Spinnstellensteuereinheit 35. Neben dem
Rotorantrieb 31 kommunizieren auch diverse andere Bauteile
der zugehörigen Spinnstelle 33 mit der Spinnstellensteuereinheit 35,
etwa eine hier nicht dargestellte Garnqualitätsprüfeinheit.
-
Die
Steuereinheit 4 umfasst eine Hauptplatine 5, auf
der ein Mikrocontroller 12 oder ein Digital Signal Processor
(DSP) angeordnet ist. Mit der Hauptplatine 5 sind elektrische Bauteile,
Sensoren und Aktoren verbunden, die als solche durch das Bezugszeichen 10 angedeutet
sind. Zu den Aufgaben des Mikrocontrollers 12 gehören
die Stromvorgabe zur Ansteuerung des Rotorantriebs 31,
die Drehzahlregelung des Rotorantriebs 31, die Vorgabe
von Strömen und/oder Spannungen für diverse andere
mit der Steuereinheit 4 verbundene Bauteile und deren Signalerfassung.
Im Mikrocontroller 12 ist ein Steuerungsprogramm 16 mit
entsprechenden Steuerungsdaten enthalten, das mit den elektrischen
Bauteilen 10 kommuniziert. Ferner ist im Mikrocontroller 12 die Kommunikationsschnittstelle 18 der
Steuereinheit 4 vorzugsweise als UART (Universal Asynchronous Receiver
Transmitter) Schnittstelle oder als RS485-Schnittstelle realisiert.
Die von den elektrischen Bauteilen 10 erzeugten Signale
werden über einen A/D-Wandler 14, der auf dem
Mikrocontroller 12 angeordnet ist, dem Steuerungsprogramm 16 zugeführt.
Die Spannungsversorgung des Rotorantriebs 31 ist mit dem
Bezugszeichen 8 angedeutet.
-
Die
externe Rechnereinheit 20 ist über eine Schnittstelle 24 vorzugsweise
mittels eines Kabels 22 an die standardmäßig
serielle Kommunikationsschnittstelle 18 der Steuereinheit 4 anschließbar,
wobei die Spinnstellensteuereinheit 35 von der Steuereinheit 4 getrennt
wird. Grundsätzlich sind die Kommunikationsschnittstelle 18 der
Steuereinheit 4 und die Schnittestelle 24 der
externen Rechnereinheit 20 auch als drahtlos miteinander
verbindbare Schnittstellen ausführbar, etwa als Infrarotschnittstellen oder
Funkschnittstellen. Die Rechnereinheit 20 enthält
ein Applikationsprogramm, mit dem unter Verwendung eines Kommunikationsprotokolls
der Rotorantrieb 31 zu Einstell- und Überprüfungszwecken
unabhängig von der Rotorspinnmaschine 30 respektive der
Spinnstellensteuereinheit 35 über die Kommunikationsschnittstelle 18 sowie
die Schnittstelle 24 ersatzweise ansteuerbar beziehungsweise
betreibbar ist und Signale aus der Steuereinheit 4 des Rotorantriebs 31 über
die Kommunikationsschnittstelle 18 und die Schnittstelle 24 auslesbar
sind. Entsprechende Treiberbausteine im Applikationsprogramm ermöglichen
dabei erfindungsgemäß das Auslesen von Signalen
aus der Steuereinheit 4 über die standardmäßig
serielle Kommunikationsschnittstelle 18, so dass diese
erfindungsgemäß als diagnosefähige Schnittstelle
fungiert beziehungsweise eine Diagnoseschnittstelle als integrierten
Bestandteil derselben aufweist.
-
Alternativ
kann der Rotorantrieb 31 über eine zweite Kommunikationsschnittstelle 19 verfügen,
an den die externe Rechnereinheit 20 anschließbar
ist. Die zweite Kommunikationsschnittstelle 19 kann wie die
erste Kommunikationsschnittstelle 18 als serielle Schnittstelle,
beispielsweise als eine RS485-Schnittstelle, ausgeführt
sein. Durch das Anschließen der externern Rechnereinheit 20 an
die zweite Kommunikationsschnittstelle 19 kann die erste
Kommunikationsschnittstelle 18 deaktiviert werden, um den
Rotorantrieb 31 in eingebauten Zustand von der Spinnstellensteuereinheit 35 zu
entkoppeln. Die Deaktivierung der ersten Schnittstelle 18 kann
dabei automatisch bei der Verbindung der externen Rechnereinheit 20 mit
der zweiten Schnittstelle 19 erfolgen oder durch eine gezielte
Ansteuerung der Steuereinheit 4 des Rotorantriebes 31 durch
die angeschlossene Rechnereinheit 20. Letzteres ermöglicht
den Anschluss der externen Rechnereinheit 20 zu reinen
Abfrage- und Debugzwecken, wobei die Kommunikation zwischen dem
Rotorantrieb 31 und der Steuereinheit 35 nicht
unterbrochen wird und erfasste Momentanwerte oder in einem Fehlerspeicher
erfasste Informationen des Rotorantriebes 31 ausgelesen
werden können. Bei der Deaktivierung der ersten Kommunikationsschnittstelle 18 übernimmt
die externe Rechnereinheit 20 die Ansteuerung des Rotorantriebes 31 anstelle
der Spinnstellensteuerung 35.
-
Erfindungsgemäß ermöglicht
die Rechnereinheit 20 in Verbindung mit der ersten Kommunikationsschnittstelle 18 beziehungsweise
der zweiten Kommunikationsschnittstelle 19 der Steuereinheit 4 die Überprüfung
des Rotorantriebs 31 im Hinblick auf dessen Zustand, ohne
diesen zu diesem Zweck aus der Rotorspinnmaschine 30 ausbauen
zu müssen. Hierzu wird die Funktion der Spinnstellensteuereinheit 35 von
der Rechnereinheit 20 wahrgenommen, das heißt
die Rechnereinheit 20 sendet Signale zum Starten und Stoppen
des Rotorantriebes 31 oder der manuellen Spinnboxentriegelung.
Die Applikation auf der externen Rechnereinheit 20 simuliert
hierzu verschiedene Betriebszustände. Des Weiteren können der
Steuereinheit 4 über die Rechnereinheit 20 einzelne
Drehzahlen oder definierte Drehzahlprofile vorgegeben werden, mittels
derer sich der Zustand des Rotorantriebs 31 beurteilen
lässt. Als Kriterium zur Beurteilung des Zustands des Rotorantriebs 31 kann beispielsweise
die gemessene Zeit herangezogen werden, die benötigt wird,
um ein definiertes Massenträgheitsmoment der Rotoreinheit
des Rotorantriebs 31 auf eine vorgegebene Drehzahl zu beschleunigen.
-
Ein
weiterer Aspekt in diesem Zusammenhang ist die Überprüfung
der Lagereinstellungen des Rotorantriebs 31, hier der Einstellungen
des Magnetlagers 6, mittels in dem Magnetlager 6 verbauten Sensoren,
die mit der Steuereinheit 4 des Rotorantriebes 31 kommunizieren.
Die von der Steuereinheit 4 erfassten Signale der Axiallagersensoren
betreffen die Position des Rotors im Magnetlager 6 und
können mittels der Rechnereinheit 20 aus der Steuereinheit 4 über
die Kommunikationsschnittstellen 18, 19 der Steuereinheit 4 und
der Schnittstelle 24 der externen Rechnereinheit 20 zu
Einstellungszwecken ausgelesen und von der Rechnereinheit 20 angezeigt
werden. Die externe Rechnereinheit 20 ermöglicht
es einer Bedienperson das Lager bereits vor einer erstmaligen Inbetriebnahme
zu justieren, ohne dass die Spinnstelle 33 selbst in Betrieb
genommen werden muss. Vereinfacht wird die Justierung durch die
Verwendung einer geeigneten Anwendung, welche die erfassten Daten
umrechnet und visualisiert.
-
Mit
den externen Mitteln des erfindungsgemäßen Systems
in Verbindung mit einer der Kommunikationsschnittstellen 18 oder 19 der
Steuereinheit 4 sind die Signale des Rotorantriebs 31 zur Überprüfung
desselben auslesbar und anzeigbar oder Einstellungen in diesem Zusammenhang
vornehmbar, wobei dies sowohl im Betrieb des Rotorantriebes 31 bei
aktiver oder deaktivierter Spinnstellensteuereinheit 35 als
auch unmittelbar nach der Herstellung des Rotorantriebes 31 unabhängig
von der Rotorspinnmaschine 30 durchführbar ist.
-
Im
Ergebnis werden somit durch das erfindungsgemäße
System Einstell- und Wartungsarbeiten an den einzelnen Spinnstellen 33 der
Rotorspinnmaschine 30 insgesamt erheblich erleichtert.
-
- 1
- Hauptsteuereinheit
- 2
- Motor
- 4
- Steuereinheit
- 5
- Hauptplatine
- 6
- Magnetlager
- 8
- Spannungsversorgung
- 10
- Elektrik
- 12
- Mikrocontroller
- 14
- A/D-Wandler
- 16
- Steuerungsprogramm
- 18
- erste
Kommunikationsschnittstelle des Rotorantriebs
- 19
- zweite
Kommunikationsschnittstelle des Rotorantriebs
- 20
- Rechnereinheit
- 22
- Verbindungskabel
- 24
- Kommunikationsschnittstelle
der Rechnereinheit
- 30
- Rotorspinnmaschine
- 31
- Rotorantrieb
- 32
- Bussystem
- 33
- Spinnstelle
- 34
- serielle
Leitung
- 35
- Spinnstellensteuereinheit
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-